1. 磨煤機簡介
1.1概述
磨煤機是將煤塊破碎並磨成煤粉的機械，它是煤粉爐的重要輔助裝置。磨煤過程是煤被破碎及其表面積不斷增加的過程。要增加新的表面積，必須克服固體分子間的結合力，因而需消耗能量。
煤在磨煤機中被磨製成煤粉，主要是通過壓碎、擊碎和研碎三種方式進行。其中壓碎過程消耗的能量最省。研碎過程最費能量。
各種磨煤機在製粉過程中都兼有上述的兩種或三種方式，但以何種為主則視磨煤機的型別而定。
1.2擺動式球磨機模糊控制背景分析
磨煤機是製粉系統中的大型重要裝置，其安全可靠地執行與最佳工作狀況是設計單位所追求。但使用中還存在著一些急待解決的問題，最突出的是難以實現自動控制，運動軌跡過於單一不能有效的粉碎物料。不能執行在最佳經濟出力。
多變數禍合、多變數時滯和模型時變特性是磨煤機控制的主要困難。由於磨煤機執行具有純滯後、大慣性和非線性的顯著特點，事態特性複雜，數學模型難以建立，採用常規pid調節難以奏效，所以，傳統的控制方案大多都是建立在精確測量磨煤機存物料為已知量的基礎上，並且是人工手動操作，其經濟性完全取決於人員的操作水平、調整能力和工作責任心。這類方法投資大，改裝工作量也客觀，各製粉系統水平參差不齊，控制效果並不十分明顯，不適合我國採用。
模糊控制是本世紀70年代才發展起來的一種新型控制演算法，其本質是一種非線性控制。它不需要知道被控物件的數學模型，並具有比常規控制系統更好的穩定性和更強的魯棒性。模糊控制是建立在人工經驗基礎之上的。
對於乙個熟練的操作人員，他往往憑藉豐富的實踐試驗，採取適當的對策來巧妙的控制乙個複雜過程。若能將這些熟練操作員的實踐試驗加以總結和描述，並用語言表達出來，就會得到一種定性的、不精確的控制規則。如果用模糊數學將其定量化，就轉化為模糊控制演算法，從而形成模糊控制理論。
1.3模糊控制理論的特點：
（1）模糊控制不需要被控物件的數學模型。模糊控制是以人對被控物件的控制經驗為依據而設計的控制器，故無須知道被控物件的數學模型。
（2）模糊控制是一種反映人類智慧型的智慧型控制方法。模糊控制採用人類思維中的模糊量，如「高」、「中」、「低」、「大」、「小」等，控制量由模糊推理匯出。這些模糊量和模糊推理是人類智慧型活動的體現。
（3）模糊控制易於被人接受。模糊控制的核心是控制規則，模糊規則是用語言來表示的，如「今天氣溫高，則今天天氣暖和」等，易於被一般人所接受。
（4）構造容易。模糊控制規則易於軟體實現。
（5）魯棒性和適應性好。通過專家經驗設計的模糊規則可以對複雜的物件進行有效的控制。
2 模糊控制演算法的設計
2.1 球磨過程的數學模型解析
球磨過程解析模型最初是由愛潑斯汀(epstein)在2023年提出的。他從統計觀點確定了分別描述顆粒破碎概率的選擇函式和破碎產物粒度分布的破裂分布函式，並建立如下微分一積分方程
其中，pp(x)是第p次粉碎破碎產物粒徑小於x的質量比，b(x，y)表示粒徑為y的顆粒被粉碎後成粒徑為x的顆粒質量比。
2023年古丁與麥勞意等人利用貝斯建立的微分方程，將選擇函式和分布函式以連續函式形式來表示，建立了偏微分一積分方程。同年，戈得若和奧斯汀對連續粉碎過程建立了如下微分一積分方程
菲利浦從純數學角度對粉碎過程的研究，也得到了同上式相同的模型。
以上各種解析模型的建模思想都是基於粉碎選擇函式和破裂分布函式，其相互之間也存在著可以用數學演算進行相互轉換的規律。迄今，在歐美一些國家中對粉碎過程的研究基本上沒有脫離bs模型框架。
模型為了解析粉碎過程，引入了大量難以準確測定的選擇函式和破裂分布函式，在數學上達到了很完善的程度，但由於缺少磨機操作工藝引數，使模型應用受到了限制。因此，近年來對置身模型進行了改造:以輸入能量代替時間引數，將選擇函式表示為能量輸入與物料滯留量的函式等。
基於模糊控制技術的多維擺動式磨煤機控制的控制物件是交流非同步電機，這一被控物件具有強非線性、多變數耦合、不確定性和大滯後的特點而且調速系統是一類不確定的複雜系統，其難以獲得精確的數學模型，這些問題增加了控制難度，用普通的傳統控制演算法已不能滿足生產工藝的要求[15]。而模糊控制理論為解決這一難題提供了一種新途徑。
2.2 模糊演算法
模糊控制核心部分為模糊控制器。模糊控制器的控制規律由計算機的程式實現，實現模糊控制演算法的過程是這樣的：微機取樣獲取被控制量的精確值，然後將此量和給定值比較得到誤差訊號e和誤差變化率ec。
選取誤差訊號e和誤差變化率ec作為模糊控制器的輸入量，把輸入量的精確量進行模糊化變成模糊量，模糊量可用相應的模糊語言表示。至此，得到了模糊語言集合的子集。再由模糊子集和控制規則（模糊關係）根據推理的合成規則進行模糊決策，得到模糊控制量。
為了對被控物件施加精確的控制，還需要將模糊量轉換成精確量，這一步驟稱為非模糊化處理[17]。得到了精確的數字控制量後，經數模轉換變為精確的模擬量送給執行機構，對被控物件進行控制。
綜上所述，模糊控制演算法可概括為下述四個步驟：
（1）根據本次取樣得到的系統輸出值，計算所選擇的系統的輸入變數；
（2）將輸入變數的精確值變為模糊量；
（3）根據輸入變數（模糊量）及模糊控制規則，按模糊推理合成規則計算控制量（模糊量）；
（4）由上述得到的控制量（模糊量）計算精確量。
2.3 模糊控制器
模糊控制器（fuzzy controller）在模糊自動控制系統中具有舉足輕重的作用，它的硬體結構由微控制器最小系統組成，在軟體上採用模糊控制演算法軟體，即使其採用模糊控制方式來實現控制。模糊控制器的設計內容包括以下幾項內容：
（1）確定模糊控制器的輸入變數和輸出變數；
（2）設計模糊控制器的控制規則；
（3）確立模糊化和非模糊化的方法；
（4）選擇模糊控制器的輸入變數及輸出變數的論域並確定模糊控制器的引數（如量化因子、比例因子）；
（5）編制模糊控制演算法的應用程式；
（6）合理選擇模糊控制演算法的取樣時間。
本設計中採用基本的「查詢表」方式的模糊控制器，這種控制器將模糊控制規則最終轉化為乙個查詢表又稱控制表，儲存在計算機中供**控制時使用。這種形式的模糊控制器具有結構簡單，使用方便的特點[8]。
模糊控制器結構的設計是指確定模糊控制器的輸入變數和輸出變數。選擇轉速誤差e和誤差變化率ec為模糊控制器的輸入變數，選擇輸入變頻器的控制輸入量u為輸出變數。減小甚至消除交流電機輸出偏差是本設計的最終目的。
仿照人控制這類問題的經驗，根據「查詢表」方式模糊控制器的規律以及變頻調速系統的設計情況，這種模糊控制器稱為二維模糊控制器，模糊控制器的維數越高，控制越精細。但是維數過高，模糊控制規則變得過於複雜，控制演算法得實現相當困難。二維模糊控制器是目前在模糊控制中應用較廣泛的一種模糊控制器結構，它在實際應用中收到了很好的工程效能效果，也很適合本系統的實際要求。
[16]
3 系統軟體設計
3.1 系統軟體設計思路
模糊控制**部分的工作完全由軟體來實現。完成模糊查表演算法，需計算轉速誤差和轉速誤差變化率，若計算轉速誤差和轉速誤差變化率就必須與轉速給定值進行比較計算，在本系統中，轉速給定值是由操作者從鍵盤輸入到微機控制系統中的，實現鍵盤輸入就需要有鍵盤輸入子程式，鍵盤輸入程式功能要有以下4個方面：
1.判別鍵盤上有無鍵閉合，其方法為掃瞄p1.0～p1.
5輸出狀態，若p1.0～p1.2為全「1」（鍵盤上行線全高電平），則鍵盤上沒有閉合鍵，若其不全為「1」，則有鍵閉合。
2.去除鍵的機械抖動，其方法為判別出鍵盤上有鍵閉合後，延遲一段時間再判別鍵盤的狀態，若仍有鍵閉合，則認為鍵盤上有乙個鍵處於穩定的閉合期，否則認為是鍵的抖動。
3.判別閉合鍵的鍵號，方法為對鍵盤的列線進行掃瞄，從p1.3到p1.
5依次輸出低電平，相應的依次讀出p1口的狀態，若p1.3～p1.5為全「1」，則列線為「0」的這一列上沒有鍵閉合，閉合鍵號等於為低電平的列號加上為低電平的行的首鍵號。
4.使cpu對鍵的一次閉合僅做一次處理，採用的方法為等待閉合鍵釋放以後再處理。
3.2 中斷保護程式
系統在工作過程中如出現過壓、欠壓、ipm等故障。是需要立即處理的。只要有故障發生，就會使sa8282內部的故障保護動作，瞬時封鎖pwm脈衝輸出，同時向微控制器發中斷。
在中斷服務程式中，微控制器除了要給sa8282發立即停止命令外，還要在顯示屏上顯示故障，以提示工作人員。只有在工作人員排除故障後脈衝封鎖才能由復位訊號解除。
3.3 軟體抗干擾技術
球磨機控制系統的現場執行環境惡劣，干擾嚴重，對微控制器執行的可靠性和安全性有很高的要求。除了在硬體電路上需要安排一些必要的抗干擾措施外，還需要軟體系統的密切配合[9]。
當雜訊干擾竄入微控制器內部時，後果非常嚴重，可能使系統失控。
4 **研究
採用matlab軟體進行**，通過對響應速度、過渡時間、超調量等效能的分析，來判斷其控制品質的優劣
5 系統測試分析
作為製粉裝置的鋼球磨煤機已廣泛應用在國
內外電廠、大型供暖基地等廠礦中，但使用中還存
在著一些亟待解決的問題，最突出的是無法實現自
動控制，不能執行在最佳經濟狀態，多變數耦合，多
變數時滯和模型時變特性是球磨機控制的主要困
難以前的控制系統設計為三套常規pid定值控
制系統，無法消除和克服迴路間的相互干擾，，而且
出入口差壓不能真實地反映磨內的存煤量，故調節
頻繁，造成執行不穩定，自動調節裝置形同虛設。
基於規則的模糊控制具有一定的智慧型性，是一種特
殊的簡單的專家系統，本質是屬於非線性控制，往
往能在採用常規控制方法難以奏效的場合取得滿
意的控制效果。
模糊控制系統在磨煤機中的應用
作為製粉裝置的鋼球磨煤機已廣泛應用在國
內外電廠、大型供暖基地等廠礦中，但使用中還存
在著一些亟待解決的問題，最突出的是無法實現自
動控制，不能執行在最佳經濟狀態，多變數耦合，多
變數時滯和模型時變特性是球磨機控制的主要困
難以前的控制系統設計為三套常規pid定值控
制系統，無法消除和克服迴路間的相互干擾，，而且
出入口差壓不能真實地反映磨內的存煤量，故調節
頻繁，造成執行不穩定，自動調節裝置形同虛設。
基於規則的模糊控制具有一定的智慧型性，是一種特
殊的簡單的專家系統，本質是屬於非線性控制，往
往能在採用常規控制方法難以奏效的場合取得滿
意的控制效果。在中**田基地電廠工程中，
~230mw 機組的配套裝置鋼球磨煤機，引進中能長
城控制公司生產的contec模糊控制系統，進行調
節控制取得了良好的效果，下面作一簡單介紹
路燈控制系統方案
一 主要產品介紹 1 數傳電台 工作頻段 230mhz,450mhz常規電台 wds2510型 220 240mhz wds4510型 330 512mhz 電台型別 頻率合成式，單工或半雙工方式，通道占用頻寬12.5 25khz,同頻或異頻傳輸 電源要求 供電電源 10 16vdc,用端子排插頭或...
控制系統總結
1.1關於控制的基本概念 1 控制物件 被控制的裝置或生產過程。例如 核電廠功率控制系統中的反應堆動力裝置。2 被控制量 為控制物件的輸出量，表徵生產過程是否符合規定工況的物理量。例如 反應堆的功率，穩壓器的水位 壓力等。3 給定值 希望被控制量應該具有的量值或目標值。可以是常量可以是隨時間任意變化...
巡航控制系統
專案五 巡航控制系統 ccs 檢修 一 巡航控制系統概述 1.巡航控制系統的作用 巡航控制系統 ccs 是一種利用電子控制技術保持汽車自動等速行駛的系統。當汽車在高速公路上長時間行駛時，接通巡航控制主開關，設定希望的車速，巡航控制系統將根據汽車行駛阻力的變化，自動增大或減小節氣門開度，使汽車按設定的...